Een artistieke weergave van het oppervlak van Venus. (Shutterstock)

We kunnen veel leren over klimaatverandering van Venus, onze zusterplaneet. Venus heeft momenteel een oppervlaktetemperatuur van 450? (de temperatuur van de zelfreinigingscyclus van een oven) en een atmosfeer die wordt gedomineerd door koolstofdioxide (96 procent) met een dichtheid die 90 keer zo groot is als die van de aarde.

Venus is een heel vreemde plaats, totaal onbewoonbaar, behalve misschien in de wolken zo'n 60 kilometer daarboven de recente ontdekking van fosfine suggereert mogelijk zwevend microbieel leven. Maar de oppervlakte is totaal onherbergzaam.

Venus had echter waarschijnlijk ooit een aards klimaat. Volgens recente klimaatmodellering, voor een groot deel van zijn geschiedenis Venus had oppervlaktetemperaturen die vergelijkbaar waren met de huidige aarde. Waarschijnlijk had het ook oceanen, regen, misschien sneeuw, misschien continenten en platentektoniek, en nog speculatiever, misschien zelfs oppervlakte-leven.

Minder dan een miljard jaar geleden veranderde het klimaat dramatisch als gevolg van een op hol geslagen broeikaseffect. Er kan gespeculeerd worden dat een intensieve periode van vulkanisme genoeg kooldioxide in de atmosfeer heeft gepompt om deze grote klimaatverandering te veroorzaken die verdampte de oceanen en veroorzaakte het einde van de waterkringloop.

Bewijs van verandering

Deze hypothese van de klimaatmodelbouwers inspireerde Sara Khawja, een masterstudent in mijn groep (co-supervisie met geowetenschapper Claire Samson), om te zoeken naar bewijs in Venusiaanse rotsen voor deze voorgestelde klimaatverandering.

Sinds het begin van de jaren negentig heeft mijn Carleton University-onderzoeksteam - en meer recentelijk mijn Siberische team aan de Tomsk State University - de geologische en tektonische geschiedenis van de opmerkelijke zusterplaneet van de aarde in kaart gebracht en geïnterpreteerd.

Sovjet Venera- en Vega-missies uit de jaren 1970 en 1980 landden op Venus en namen foto's en evalueerden de samenstelling van de rotsen, voordat de landers faalden vanwege de hoge temperatuur en druk. Onze meest uitgebreide weergave van het oppervlak van Venus is echter verschaft door NASA's Magellan-ruimtevaartuig in de vroege jaren negentig, die radar gebruikte om door de dichte wolkenlaag te kijken en gedetailleerde beelden te produceren van meer dan 98 procent van het oppervlak van Venus.

{vermeld Y=yUrIzPRI4GE}
Een visualisatie van het oppervlak van Venus geproduceerd door radar aan boord van het Magellan-ruimtevaartuig.

Oude rotsen

Onze zoektocht naar geologisch bewijs van de grote klimaatveranderingsgebeurtenis bracht ons ertoe om ons te concentreren op het oudste type gesteente op Venus, genaamd tesserae, die een complex uiterlijk hebben dat doet denken aan een lange, gecompliceerde geologische geschiedenis. We dachten dat deze oudste rotsen de beste kans hadden om het bewijs van watererosie te behouden, wat zo'n belangrijk proces op aarde is en op Venus had moeten plaatsvinden vóór de grote klimaatverandering.

Gezien de hoogtegegevens met een slechte resolutie, hebben we een indirecte techniek gebruikt om te proberen oude riviervalleien te herkennen. We toonden aan dat jongere lavastromen uit de omringende vulkanische vlaktes valleien hadden gevuld in de randen van tesserae.

Tot onze verbazing leken deze tesserae-valleipatronen sterk op de stromingspatronen van rivieren op aarde, wat leidde tot onze suggestie dat deze tesserae-valleien zijn gevormd door riviererosie in een tijd met aardse klimatologische omstandigheden. Mijn Venus-onderzoeksgroepen aan de staatsuniversiteiten van Carleton en Tomsk bestuderen de lavastromen van post-tesserae voor enig geologisch bewijs van de overgang naar extreem hete omstandigheden.

Een deel van Alpha Regio, een topografisch hoogland op het oppervlak van Venus, was het eerste kenmerk op Venus dat werd geïdentificeerd door een radar op aarde. (Jet voortstuwingslaboratorium, NASA)

Aardse analogieën

Om te begrijpen hoe vulkanisme op Venus een dergelijke klimaatverandering zou kunnen veroorzaken, kunnen we naar de geschiedenis van de aarde kijken voor analogen. We kunnen analogieën vinden in superuitbarstingen zoals de laatste uitbarsting in Yellowstone die 630,000 jaar plaatsvond.

Maar dergelijk vulkanisme is klein in vergelijking met grote stollingsprovincies (LIP's) die ongeveer elke 20-30 miljoen jaar voorkomen. Deze uitbarstingen kunnen voldoende kooldioxide vrijgeven om te veroorzaken catastrofale klimaatverandering op aarde, inclusief massa-uitstervingen. Overweeg dat om u een idee van schaal te geven de kleinste LIP's produceren genoeg magma om heel Canada te bedekken tot een diepte van ongeveer 10 meter. De grootste bekende LIP produceerde genoeg magma dat een gebied ter grootte van Canada tot een diepte van bijna acht kilometer zou hebben bedekt.

De LIP-analogen op Venus omvatten individuele vulkanen met een diameter tot 500 kilometer, uitgestrekte lavakanalen die tot wel 7,000 kilometer lang kunnen worden, en er zijn ook bijbehorende kloofsystemen - waarbij de korst uit elkaar trekt - tot wel 10,000 kilometer lang.

Als LIP-achtig vulkanisme de oorzaak was van de grote klimaatverandering op Venus, zou een vergelijkbare klimaatverandering dan op aarde kunnen plaatsvinden? We kunnen ons een scenario voorstellen van vele miljoenen jaren in de toekomst waarin meerdere LIP's die willekeurig voorkomen op hetzelfde moment ervoor kunnen zorgen dat de aarde zo'n op hol geslagen klimaatverandering krijgt die leidt tot omstandigheden als de huidige Venus.

Over de auteur

Richard Ernst, Scientist-in-Residence, Earth Sciences, Carleton University (ook professor aan de Tomsk State University, Rusland), Carleton University

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.